CN105628246A - 功率半导体模块温度监控系统 - Google Patents

功率半导体模块温度监控系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105628246A
CN105628246A CN201510964038.5A CN201510964038A CN105628246A CN 105628246 A CN105628246 A CN 105628246A CN 201510964038 A CN201510964038 A CN 201510964038A CN 105628246 A CN105628246 A CN 105628246A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistance
chip
electric capacity
power semiconductor
monitoring system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510964038.5A
Other languages
English (en)
Inventor
项罗毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHANGZHOU RUIHUA POWER ELECTRONIC DEVICES Co Ltd
Original Assignee
CHANGZHOU RUIHUA POWER ELECTRONIC DEVICES Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHANGZHOU RUIHUA POWER ELECTRONIC DEVICES Co Ltd filed Critical CHANGZHOU RUIHUA POWER ELECTRONIC DEVICES Co Ltd
Priority to CN201510964038.5A priority Critical patent/CN105628246A/zh
Publication of CN105628246A publication Critical patent/CN105628246A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明涉及功率半导体模块技术领域，特别是一种功率半导体模块温度监控系统，包括芯片，所述芯片表面焊接有贴片热敏电阻，所述贴片热敏电阻依次通过第一放大单元和第一比较单元与控制器输入端相连接，所述控制器输出端与温度检测表相连接，所述控制器输出端与信号驱动单元相连接。采用上述结构后，本发明的功率半导体模块温度监控系统，可直接测量芯片结温，实施监控芯片的温度；另外，将温度信号转化为控制信号，当温度超出设定温度时将模块的出发信号切断，从而防止模块超结温工作，保证其可靠运行。

Description

功率半导体模块温度监控系统
技术领域
本发明涉及功率半导体模块技术领域，特别是一种功率半导体模块温度监控系统。
背景技术
随着科技发发展，工业产品小型化、轻型化的发展需求越发强烈，对功率半导体器件提出更高的要求，正着小型化、集成化、智能化方向发展，而功率半导体器件的实时监控运行状况是其可靠应用的重要保证。特别是对功率器件温度的监控是非常重要的，模块内管芯长时间超温会造成芯片过结温失效，引起整台设备烧毁，严重地甚至造成安全事故。
目前行业中对功率半导体器件控温的做法是：第一种，半导体器件通常安装于散热器上，通过温控开关检测散热器的温度，当散热器超过一定的温度，温控开关断开控制信号；第二种，加热偶安插散热器表面，外接仪表可实时监控温度。这样的做法有以下缺点：
1.这两种测温方式共同的缺点是测温不准确，且不能直接测出芯片上的实时结温。芯片发热时芯片产生的热量传递到散热器上，测量散热器温度与测量芯片结温还是明显差异的，通常功率半导体器件芯片结温高于散热器温度；
2.第一种测温方式采用温控开关，以某一散热器温度为临界点实时保护，但是不具有实时温度监控；
3.第二种测温方式采用热偶取样，绕线较麻烦，不利于小型化。
发明内容
本发明需要解决的技术问题提供一种能够监控功率半导体模块温度的系统。
为解决上述的技术问题，本发明的功率半导体模块温度监控系统，包括芯片，所述芯片表面焊接有贴片热敏电阻，所述贴片热敏电阻依次通过第一放大单元和第一比较单元与控制器输入端相连接，所述控制器输出端与温度检测表相连接，所述控制器输出端与信号驱动单元相连接。
进一步的，所述第一放大单元包括放大器L1，所述贴片热敏电阻通过电阻R2与放大器L1负极输入端相连接，所述贴片热敏电阻通过电阻R3和电阻R5的串联电路接地；所述电阻R3和电阻R5的中间点与放大器L1正极输入端线连接，所述放大器L1的输出端与比较单元输入端相连接，所述放大器L1负极输入端通过电阻R4与放大器L1正极输入端相连接。
进一步的，所述第一比较单元包括比较器X1，所述第一放大单元输出端通过电阻R6与比较器X1正极输入端相连接，电阻R7和电阻R8串联在电源VCC和地之间，所述比较器X1的负极输入端与电阻R7和电阻R8的中间点相连接，所述比较器X1的输出端与控制器输入端相连接。
进一步的，所述控制器为芯片TCA785，所述芯片TCA785的输入端连接有脉冲控制单元，所述脉冲控制单元包括电容C1和电容C2，所述电容C1和电容C2，所述电容C1与芯片TCA785的10号管脚相连接，电容C2与芯片TCA785的12号管脚相连接，所述电容C1和电容C2的另一端接地；所述芯片TCA785的9号管脚通过电阻R17和可变电阻R18的串联电路接地。
进一步的，还包括过流检测电阻，所述过流检测电阻依次通过第二放大单元和第二比较单元与控制器输入端相连接，所述过流检测电阻与晶闸管Q2阴极相连接，所述晶闸管Q2阳极与芯片相连接，所述晶闸管Q2门级与开关控制电路相连接。
更进一步的，所述开关控制电路包括变压器T1，所述变压器T1正极输入端与负极输入端之间反接二极管D1，所述变压器T1的正极输入端与电源VCC相连接；所述二极管D1的阳极与场效应管Q1的漏极相连接，所述场效应管Q1的栅极通过电阻R19与控制器输出端相连接，所述场效应管Q1的源极接地；所述变压器T1的正极输出端通过二极管D2与晶闸管Q2的门级相连接，所述二极管D2的负极与变压器T1的负极输出端之间并联有电容C4和电阻R20。
采用上述结构后，本发明的功率半导体模块温度监控系统，可直接测量芯片结温，实施监控芯片的温度；另外，将温度信号转化为控制信号，当温度超出设定温度时将模块的出发信号切断，从而防止模块超结温工作，保证其可靠运行。
附图说明
下面将结合附图和具体实施方式对本作进一步详细的说明。
图1为本发明功率半导体模块温度监控系统的结构示意图。
图2为本发明功率半导体模块温度监控系统的电路原理图。
图中：1为芯片，2为贴片热敏电阻，3为控制器，4为第一放大单元，5为第一比较单元，6为脉冲控制单元，7为第二放大单元，8为第二比较单元
具体实施方式
如图1所示，本发明的功率半导体模块温度监控系统，包括芯片1，所述芯片1表面焊接有贴片热敏电阻2，所述贴片热敏电阻2依次通过第一放大单元4和第一比较单元5与控制器3输入端相连接，所述控制器3输出端与温度检测表相连接，所述控制器输出端与信号驱动单元相连接。通过贴片压敏电阻2可直接测量芯片结温，实时监控芯片的温度；另外，将温度信号转化为控制信号，当温度超出设定温度时将信号驱动模块发出的信号切断，从而防止模块超结温工作，保证其可靠运行。
如图2所示，所述第一放大单元包括放大器L1，所述贴片热敏电阻R1通过电阻R2与放大器L1负极输入端相连接，所述贴片热敏电阻通过电阻R3和电阻R5的串联电路接地；所述电阻R3和电阻R5的中间点与放大器L1正极输入端线连接，所述放大器L1的输出端与比较单元输入端相连接，所述放大器L1负极输入端通过电阻R4与放大器L1正极输入端相连接。
进一步的，所述第一比较单元包括比较器X1，所述第一放大单元输出端通过电阻R6与比较器X1正极输入端相连接，电阻R7和电阻R8串联在电源VCC和地之间，电源VCC为15V。所述比较器X1的负极输入端与电阻R7和电阻R8的中间点相连接，所述比较器X1的输出端与芯片TCA785的6号管脚相连接。
进一步的，所述控制器为芯片TCA785，芯片TCA785的1号管脚节点，芯片TCA785的13号和16号管脚与15V相连接，所述芯片TCA785的13号和16号管脚通过电容C3接地。所述芯片TCA785的输入端连接有脉冲控制单元，所述脉冲控制单元包括电容C1和电容C2，所述电容C1和电容C2，所述电容C1与芯片TCA785的10号管脚相连接，电容C2与芯片TCA785的12号管脚相连接，所述电容C1和电容C2的另一端接地；所述芯片TCA785的9号管脚通过电阻R17和可变电阻R18的串联电路接地。
进一步的，本实施方式还包括过流检测电阻R9，所述过流检测电阻R9依次通过第二放大单元7和第二比较单元8与TCA785的6号管脚相连接，所述过流检测电阻R9与晶闸管Q2阴极相连接，所述晶闸管Q2阳极与芯片相连接，所述晶闸管Q2门级与开关控制电路相连接。其中，所述第二放大单元7包括放大器L2，所述过流检测电阻R9通过电阻R10与放大器L2负极输入端相连接，所述过流检测电阻R9通过电阻R11和电阻R13的串联电路接地；所述电阻R11和电阻R13的中间点与放大器L2正极输入端线连接，所述放大器L2的输出端与比较单元输入端相连接，所述放大器L2负极输入端通过电阻R12与放大器L2正极输入端相连接。
进一步的，所述第二比较单元8包括比较器X2，所述第二放大单元输出端通过电阻R14与比较器X2正极输入端相连接，电阻R15和电阻R16串联在电源VCC和地之间，电源VCC为15V。所述比较器X2的负极输入端与电阻R15和电阻R16的中间点相连接，所述比较器X2的输出端与芯片TCA785的6号管脚相连接。
所述开关控制电路包括变压器T1，所述变压器T1正极输入端与负极输入端之间反接二极管D1，所述变压器T1的正极输入端与电源VCC相连接；所述二极管D1的阳极与场效应管Q1的漏极相连接，所述场效应管Q1的栅极通过电阻R19与控制器输出端相连接，所述场效应管Q1的源极接地；所述变压器T1的正极输出端通过二极管D2与晶闸管Q2的门级相连接，所述二极管D2的负极与变压器T1的负极输出端之间并联有电容C4和电阻R20。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.一种功率半导体模块温度监控系统，包括芯片，其特征在于：所述芯片表面焊接有贴片热敏电阻，所述贴片热敏电阻依次通过第一放大单元和第一比较单元与控制器输入端相连接，所述控制器输出端与温度检测表相连接，所述控制器输出端与信号驱动单元相连接。
2.按照权利要求1所述的功率半导体模块温度监控系统，其特征在于：所述第一放大单元包括放大器L1，所述贴片热敏电阻通过电阻R2与放大器L1负极输入端相连接，所述贴片热敏电阻通过电阻R3和电阻R5的串联电路接地；所述电阻R3和电阻R5的中间点与放大器L1正极输入端线连接，所述放大器L1的输出端与比较单元输入端相连接，所述放大器L1负极输入端通过电阻R4与放大器L1正极输入端相连接。
3.按照权利要求1所述的功率半导体模块温度监控系统，其特征在于：所述第一比较单元包括比较器X1，所述第一放大单元输出端通过电阻R6与比较器X1正极输入端相连接，电阻R7和电阻R8串联在电源VCC和地之间，所述比较器X1的负极输入端与电阻R7和电阻R8的中间点相连接，所述比较器X1的输出端与控制器输入端相连接。
4.按照权利要求1所述的功率半导体模块温度监控系统，其特征在于：所述控制器为芯片TCA785，所述芯片TCA785的输入端连接有脉冲控制单元，所述脉冲控制单元包括电容C1和电容C2，所述电容C1和电容C2，所述电容C1与芯片TCA785的10号管脚相连接，电容C2与芯片TCA785的12号管脚相连接，所述电容C1和电容C2的另一端接地；所述芯片TCA785的9号管脚通过电阻R17和可变电阻R18的串联电路接地。
5.按照权利要求1所述的功率半导体模块温度监控系统，其特征在于：还包括过流检测电阻，所述过流检测电阻依次通过第二放大单元和第二比较单元与控制器输入端相连接，所述过流检测电阻与晶闸管Q2阴极相连接，所述晶闸管Q2阳极与芯片相连接，所述晶闸管Q2门级与开关控制电路相连接。
6.按照权利要求5所述的功率半导体模块温度监控系统，其特征在于：所述开关控制电路包括变压器T1，所述变压器T1正极输入端与负极输入端之间反接二极管D1，所述变压器T1的正极输入端与电源VCC相连接；所述二极管D1的阳极与场效应管Q1的漏极相连接，所述场效应管Q1的栅极通过电阻R19与控制器输出端相连接，所述场效应管Q1的源极接地；所述变压器T1的正极输出端通过二极管D2与晶闸管Q2的门级相连接，所述二极管D2的负极与变压器T1的负极输出端之间并联有电容C4和电阻R20。
CN201510964038.5A 2015-12-20 2015-12-20 功率半导体模块温度监控系统 Pending CN105628246A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510964038.5A CN105628246A (zh) 2015-12-20 2015-12-20 功率半导体模块温度监控系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510964038.5A CN105628246A (zh) 2015-12-20 2015-12-20 功率半导体模块温度监控系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105628246A true CN105628246A (zh) 2016-06-01

Family

ID=56043389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510964038.5A Pending CN105628246A (zh) 2015-12-20 2015-12-20 功率半导体模块温度监控系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105628246A (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130060499A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-07 Fuji Electric Co., Ltd. Temperature measuring device of a power semiconductor apparatus
CN202817726U (zh) * 2012-09-27 2013-03-20 广东易事特电源股份有限公司 一种晶体管过温保护装置
CN103337836A (zh) * 2013-07-24 2013-10-02 国家电网公司 一种大功率igbt温度采集保护电路
CN203407031U (zh) * 2013-07-12 2014-01-22 美的集团股份有限公司 电磁炉及电磁炉的电流采样和过流保护电路
CN103701444A (zh) * 2013-12-17 2014-04-02 中国航空工业集团公司第六三一研究所 一种具有硬实时过流保护功能的功率驱动电路
CN203617685U (zh) * 2013-11-19 2014-05-28 九阳股份有限公司 适用于电磁炉的igbt芯片及相应的控制电路
CN104242254A (zh) * 2014-09-01 2014-12-24 江苏方程电力科技有限公司 一种大功率igbt温度采样保护电路
CN104237612A (zh) * 2013-06-14 2014-12-24 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 过电流侦测电路
CN104967101A (zh) * 2015-07-24 2015-10-07 苏州景新电气有限公司 一种igbt逐周期限流保护电路
CN104979806A (zh) * 2014-04-02 2015-10-14 江苏物联网研究发展中心 一种igbt过温保护电路以及保护方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130060499A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-07 Fuji Electric Co., Ltd. Temperature measuring device of a power semiconductor apparatus
CN202817726U (zh) * 2012-09-27 2013-03-20 广东易事特电源股份有限公司 一种晶体管过温保护装置
CN104237612A (zh) * 2013-06-14 2014-12-24 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 过电流侦测电路
CN203407031U (zh) * 2013-07-12 2014-01-22 美的集团股份有限公司 电磁炉及电磁炉的电流采样和过流保护电路
CN103337836A (zh) * 2013-07-24 2013-10-02 国家电网公司 一种大功率igbt温度采集保护电路
CN203617685U (zh) * 2013-11-19 2014-05-28 九阳股份有限公司 适用于电磁炉的igbt芯片及相应的控制电路
CN103701444A (zh) * 2013-12-17 2014-04-02 中国航空工业集团公司第六三一研究所 一种具有硬实时过流保护功能的功率驱动电路
CN104979806A (zh) * 2014-04-02 2015-10-14 江苏物联网研究发展中心 一种igbt过温保护电路以及保护方法
CN104242254A (zh) * 2014-09-01 2014-12-24 江苏方程电力科技有限公司 一种大功率igbt温度采样保护电路
CN104967101A (zh) * 2015-07-24 2015-10-07 苏州景新电气有限公司 一种igbt逐周期限流保护电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何立民: "《单片机应用技术选编（3）》", 29 February 1996, 北京航空航天大学出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101470348B1 (ko) 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템
CN109075782A (zh) 结温度和电流感测
CN107887895A (zh) 检测装置、检测方法和检测系统
CN106969851A (zh) 基于饱和压降测量igbt功率模块结温的在线检测装置
CN103746543B (zh) 一种桥式驱动电路的电流检测装置
Zhou et al. Dynamic junction temperature estimation via built-in negative thermal coefficient (NTC) thermistor in high power IGBT modules
CN106771945A (zh) 一种igbt结温在线监测方法及其测量电路
KR101526680B1 (ko) 절연 게이트 양극성 트랜지스터 모듈의 온도 센싱 회로
CN106058837A (zh) 一种无隔离器件的线路避雷器漏电流检测装置
CN101051743B (zh) 反激式拓扑电源中变压器的过温保护电路
CN104965110A (zh) 一种功率管无损电流检测电路及方法
JP2016058254A (ja) 端子台および電力装置
CN102035191B (zh) 一种igbt模块过温保护电路
CN202817726U (zh) 一种晶体管过温保护装置
CN105628246A (zh) 功率半导体模块温度监控系统
CN107167262A (zh) 一种基于dsp的数字化温度检测电路
CN203719790U (zh) 一种高回差ntc识别电路
CN102931631B (zh) 一种高压直流电源系统的输出漏电保护装置
CN205883643U (zh) 一种led灯简易式过热及过流保护电路
CN104422538A (zh) 一种测试电路及测试装置
CN204349436U (zh) 一种用于statcom的igbt温度检测与保护电路
CN104422866A (zh) 一种测试电路及测试装置
CN211859931U (zh) 一种具有状态监测及故障记录功能的igbt驱动电路
CN208902285U (zh) 一种温差取电型无线温度传感器
CN203274949U (zh) 一种变流器过温检测及保护电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160601

RJ01 Rejection of invention patent application after publication